长大过江隧道管养信息化系统的应用实践

沈阳，潘红兵，杨璐，刘洪涛，董萌，李准华

（1.南京长江隧道有限责任公司，南京211800；2.中交公路规划设计院有限公司，北京100010）

1 引言

早于2012年，我国高速公路总里程就已经超过美国，高居世界第一。不仅在国内，整个世界都面领着高速公路工作重心从建设向养护转移的过程，养护资金的科学合理支配也必然从“养护惯性”渠化至“数据决策支持”，资源分配决策是整个行业面临的技术难题，而高效、规范、标准地执行养护工作则是首要面临的问题【1】。

2015年7月2日，南京扬子江隧道顺利实现全线贯通，该隧道是世界上同类隧道中规模最大、长度最长、地质最复杂、水压最高的隧道，被誉为“江底70m深处的世界级工程”，由此可见其结构有多复杂。扬子江隧道设计施工难度高，运营期风险也高，又处于大流量超负荷运营状态，加之我国长期以来“重建轻养”，隧道养护基础薄弱，隧道内机电、交安等设施众多，隧道养护任务十分艰巨。

通车后，前扬子江隧道的管养工作如果仍沿用大量纸质传统方式，将不适应扬子江隧道复杂的管理与养护要求。因此，综合扬子江隧道工程特点及管养工作实际需求，基于BIM、GIS、移动互联网等信息化技术构建了一套管养信息化系统。

2 国内隧道管养系统应用现状

国内近年来开展了交通基础设施资产管理的相关工作，之前也有相关单位开发了桥隧管理系统、桥隧养护系统等，但还仅局限于一些卡片档案的录入，以及部分检查纸张记录的电子化等，信息化程度和数据应用程度不高。

3 扬子江隧道管养系统的总体架构

南京扬子江隧道管养信息系统项目是基于BIM、GIS、移动互联网等信息化技术建立的隧道管养系统，通过BIM对扬子江隧道的构件和设备建立精确数据信息模型，以此模型为基础实现管养工作标准化、规范化、可视化，依靠数据控制风险，提供决策支持，使管理者能看到“资产全貌”，实现扬子江隧道全寿命周期可视化数字化管理【2】。

养护管理信息系统采用可靠的、通用的开放操作系统和开发平台，同时采用成熟的系统体系结构和开发方式，确保该软件的实用性、先进性、稳定性、可靠性和可扩展性。系统全过程开发考虑实际管理的隧道设施资产特点和养管流程，结合实际并应用于实际。系统采用本地云端双部署，总体设置3类人机交互终端，数据同源，功能侧重不同。如图1所示为杨子江隧道养护管理信息系统的技术组成。

图1 系统的技术组成

1）WEB终端平台是系统的全功能平台，除了标准知识库管理外，实现了土建和机电的管理报告报表、文档管理、系统管理等功能，具体功能模块组成见图2。

图2 WEB平台的模块组成

2）BIM可视化平台建立全隧道BIM，可直观展示、查询所有后台数据，在空间尺度上直观展现资产状态，结合动态属性数据及图表实现空间和时间多维度综合展示。BIM平台同时支持VR等虚拟现实技术。

3）APP移动终端主要用来采集数据、接受业务平台信息推送、记录工作路线等。

4 标准化及知识库建设

资产编码是信息化的基础，是建立实物资产和数据资产联系的纽带，在系统开发工作开展前，资产编码规则的确立是总体设计的重要工作内容。对计算机而言，只要建立了一一对应的关系，如何编码并不影响功能的实现。但这种混乱的编排不利于交通信息化，不利于大数据应用，也不利于系统的继承和发展，在参照相关行业规范和符合管养实际的基础上，资产编码需要按照统一的原则进行确立。

后台逻辑和知识库的架构，是软件开发的根本，脱离了合理的工程流程和专业的养管知识，软件会变得无操作性和实用性可言。

标准知识库总体架构上是从更宏观、更全面的视角确立的，从基础需求的角度，在系统开发过程中需要首先完成标准构件库、标准病害库、检查措施库、维修措施库和卡片信息库。本次系统设计中，这些知识库也是按照隧道资产养护管理进行体系架构的。

其中，标准构件库是对各类资产构建层次的标准化定义；标准病害库是对各类资产各类病害的标准化定义；维修措施库是对各类资产维修措施的标准化定义；检查措施库是对各层级各类型检查措施的标准化定义。

5 系统应用实践

5.1 隧道的日常巡视检查

隧道的日常巡视检查主要涉及日常的巡查任务等。系统除了标准化地记录相应的日常养护情况外，还可以结合GIS地图等的应用，实现直观可视化。例如，实现交通情况的概览，隧道堵车情况一目了然；实现巡查人员和巡查路线在GIS地图上的定位；实现巡查任务工作的统计等。

5.2 机电的日常检修

隧道的日常管养工作大部分为机电的日常检修，特别是长大隧道的机电设备众多，机电种类多样，检修工作量大，对检修人员的现场水平也有一定的要求。为了让每个到现场检修的管养人员清楚当天要检查的设备、设备应该检查的条目和记录的检测项等，系统根据隧道管养规范及现场实际情况，预置了全面的检修计划和检修内容。实现了带着手机就能准确地完成检修任务，实现无漏检设备、无漏检检查项，达到了检修工作的标准化和全面性。

同时，根据日常的检修记录，系统自动统计和分析得到设备完好率。

5.3 病害的专项管理

渗漏水问题是水下隧道常见的病害，特别是长大过江盾构隧道。因此，系统针对盾构隧道的特点以及管养的重点，有针对性地开发了病害管理和渗漏水专项模块，对病害进行持续性的记录和管理跟踪。

5.4 BIM技术应用

对于BIM技术的应用，扬子江隧道前期未建立有满足于运维阶段需求的不低于LOD300的模型，因此，需要首先通过BIM对扬子江隧道的构件和设备建立精确模型，以此模型为基础实现管养数据的可视化，依靠数据帮助控制风险，提供决策支持，使管理者能看到“资产全貌”，实现扬子江隧道全寿命周期可视化数字化管理。

6 结语

扬子江隧道养护管理信息化系统面向维养实际，结合隧道土建结构特点和机电检修的要求，以打造数据体系为基础，运用信息化管理手段，缓解了隧道管养日益增长的隧道管养压力，为后续长大过江隧道的养护管理提供了有益的借鉴，也为信息化管理摸索出能实际应用的道路和方法。同时，后期仍应坚持跟踪信息化技术和养管技术的新发展，寻找信息化技术与隧道土建与机电管养的结合点，通过不断的摸索，将信息化产品落地，从而达到解决实际需求的现实目的，避免信息化浮于空中的尴尬局面。